Астрономы впервые обнаружили наблюдательные подтверждения эффекта космологического замедления времени для далеких квазаров. Физические процессы в них, отвечающие за колебания яркости, кажутся более медленными, чем процессы, идущие в Местной Вселенной, что связано с расширением Вселенной. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Явление космологического замедления времени связано с теорией расширяющейся Вселенной и теорией относительности и говорит о том, что процессы, идущие в очень далеких галактиках, кажутся более медленными, по сравнению с событиями в Местной Вселенной, а степень замедления будет связана со значениями красного смещения галактик. Этот эффект достоверно наблюдался при анализе кривых блеска очень далеких вспышек сверхновых, а для гамма-всплесков и быстрых радиовсплесков окончательно это явление еще не подтверждено. Если же рассматривать квазары (активные ядра далеких галактик), то возможность обнаружения космологического замедления времени для них оставалась долгое время предметом споров.
Герайнт Льюис (Geraint F. Lewis) из Университета Сиднея и Брендон Брюэр (Brendon J. Brewer) из Оклендского университета сообщили о первом случае наблюдения космического замедления времени для квазаров. Ученые анализировали данные фотометрических наблюдений за 190 квазарами, полученных в период с 1998 по 2020 год в нескольких диапазонах длин волн.
Переменность квазаров возникает из-за стохастических процессов в аккреционном диске, вращающемся вокруг сверхмассивной черной дыры, а перепады светимости могут зависеть от множества физических свойств, включая массу центральной черной дыры, темп аккреции и длина волны, на которой ведутся наблюдения. Чтобы облегчить работу ученые разбивали выборку квазаров на ряд групп объектов со схожими внутренними свойствами, которые уже анализировали.
Оказалось, что наблюдаемые свойства квазаров, такие как болометрическая светимость и временные масштабы переменности блеска, лучше всего описываются теорией, в которой учитывается зависимость замедления времени от красного смещения в виде (1 + z)n, где z — красное смещение источника излучения. Если n=1,28, то получается наилучшее согласование данных наблюдений и теории, что также отвечает предсказаниям модели расширяющейся Вселенной.
Обнаруженный эффект говорит в пользу того, что квазары являются яркими переменными источниками изучения на космологических расстояниях, и опровергает предыдущие утверждения о том, что изменчивость квазаров не является результатом внутренних процессов, а вызвана внешними воздействиями или нестандартными физическими явлениями.
Ранее мы рассказывали о том, как сверхмассивная черная дыра Млечного Пути указала на релятивистские эффекты у звезд.